Измеритель пассивных параметров электрических цепей Советский патент 1980 года по МПК G01R27/02 

(54 ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАССИВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ

1

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может, быть использовано для измерения сопротивлений, индуктивностей и емкостей, а также для измерения входных сопротив- 5 лений электронных, электрических и электромеханических устройств в реальных условиях эксплуатации.

Известен измеритель пассивных параметров электрических цепей, который О содержит интегрирующие или дифференцирующие звенья, в состав котошх вводятся исследуемые элементы. Напряжения с выходов этих звеньев подаются на сравнивающее устройство, име- 15 ющее определенный порог срабатывания, на входе которого формируется импульс с длительностью, пропорциональной измеряемому параметру 1.

Недостатком измерителя является 20 низкая достоверность результатов пре(образования.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является преобразователь RLC параметров, содержагаий25 измерительную цепь, состоящую из исследуемого и образцового элементов, к которой подключен задатчик интервалов, времени, переключатель, интегратор и нуль-орган 2.- 30

Недостатком преобразователя, является то, что ,он не позволяет реализовать операцию точного преобразования пассивных Параметров и интервал времени в случае изменения формы, амплитуды и длительности подаваемых на измерительную цепь сигналов, поэтому достоверность его результатов преобразования мала.

Цель изобретения - повышение дос-. товарности результатов преобразования.

Поставленная цель достигается тем, что в измеритель пассивных параметров электрических цепей, содержащий измерительную цепь, первый вывод которой соединен со входом задатчика интервала, времени,выход которого соединен с управлянадим входом переключателя, один вход последнего соединен со вторьм выходом измерительной цепи, а выход переключателя соединен с неинвертирующим входом интеграто14а, выход которого соединен со входом нуль-органа, введены дополнительный интегратор, три ключа, и триггер, управляющий вход первого ключа соединен с выходом задатчика интервала бремени, вход первого ключа соединен с третьим выводе измерительной цепи, а выход первого ключа соелинен с инвертирующим входом интегратора и выходом вто рого ключа, неинвёртирукхдий вход интегратора соединен со входом дополнительного интегратора, в цепь обратной связи которого включен ключ, выход дополнительного интегратора со единен со входом третьего клича, управляющие входы второго и третьего ключей соответственно соединены с вы хсяом нуль-органа, соединенного с од ним из входов триггера и с выходом триггера, другой вход которого соеди нен с другим выходом Зсшатчика интер вала времени, а второй вход переключат1вля соединен с земляной шиной измерителя. Кроме того, в качестве задатчика интервалов времени применяют ждущий мультивибратор, последовательно соединенный с делителем частоты с регулируемым коэффициентом деления и охваченные цепью импульсной обратной связи. На чертеже приведена функциональная электрическая схема устройства. Измеритель пассивных пс(раметров электрических цепей включает в себя измерительную цепь 1, состоящую из последовательно соединенных исследуемого и образцового элементов 2 и 3. Измерительная цепь 1 соединена с задатчиком 4 интервалов времени, в состав которого входит ждущий мультивибратор 5 и делитель 6 частоты с ре гулируемым коэффициентом деления, ко торые соединены последовательно и ох вачены общей цепью импульсной обратной связи. Один из выходов задатчика 4 интервалов времени подключен к управляющему входу ключа 7, соединяюще го измерительную цепь 1 с инверсным входом дифференциального интегратора 8,. постоянная времени которого задается резистором 9, конденсатором 10, резисторе 11 и конденсатором 12. Вы ход дифференциального интегратора 8 соединен со входом нуль-органа 13. Прямой вход дифференциального интегр тора 8 через переключатель 14 соединен с нулевой шиной и со средней точ кой измерительной цепи 1, а также не посредственно соединен со входом дополнительного интегратора 15, постоянная времени которого устанавливает ся резистором 16 и конденсатором 17, который зашунтирован ключом 18. Выход интегратора 15 через ключ 19 соединен с инверсным входом дифференциального интегратора 8. Управляющий вход ключа 18 подключен к выходу нул органа 13 И к Одному входу триггера 20, второй вход которого соединен с выходом задатчика 4 интервалов време ни. Выход триггера 20 подключен к уп равляющему входу ключа 19 и является выходом устройства. Преобразователь работает следующи образом. В исходном состоянии ключи 7, 18, 19 закрыты, а прямой вход дифференциального интегратора 8 и вход дополнительного- интегратора 15 через переключатель 14 соединены с нулевой шиной. При подачу на измерительную цепь 1 напряжения U (t) срабатывает ждурий мультивибратор 5 задатчика 4 интервалов времени, выходная импульсом которого открывается ключ 7 и через переключатель 14 входы дифференциа;1ьного и дополнительного интеграторов 8 и 15 соединяются со средней точкой измерительной цепи 1. Дифференциальный и дополнительный интеграторы 8 и 15 интегрируют напряжения, пропорциональные значениям исследуемого и образцового элементов 2 и 3 измерительной цепи 1, в течение времени t, которое задается постоянной времени t ждущего мультивибратора 5, в конце дифференционного и дополнительного интервала tx «а выходах интеграторов ,8 и 15 присутствуют напряжения Ug, пропорциональные среднему значению Uc напряжения ), подаваемогона измерительную цепь 1 .-,.oa.Ьi.; где Г 1 -17 постоянная времени дифференциального интегратора 8 ; - постоянная времени дополнительногоинтегратора 15; Rq. - сопротивления /резисторов 9, 11,16; емкости конденсаторов 10, 12,17; комплексные сопротивления исследуемого и образцового элементов 2 и 3 измерительной цепи. После окончани.я интервала t задатчиком 4 интервалов времени закрывается ключ 7 и через переключатель 14 входы дифференциального дополнительного интеграторов 8 и 15 соединяются с нулевой шиной. Одновременно опрокиды:вается триггер 20, выходным сигналом которого открывается ключ 19. В этом положении допол 1ительный интегратор 15 переводится в режим запоминания, а дифференциальный интегратор 8 разряжается выходным напряжением дополнительного интегратора 15 до нулевого значения. При появлении нуля на выходе дифференциашьного интегс атора

8 срабатывает нуль-орган.13, который возвращает триггер 20 в исходное состояние и открывает ключ 18, производя сброс дополнительного интегратора 15 в нулевое состояние. Время :разряда дифференциального интегратора 8 и, соответственно, длительность импульса Ugo на выходе триггера 20 определяется уравнением

с Ua+V U tZjlt Cg исходя из которого время разряда

случае измерения сопротивлений или индуктивностей исследуемые элементы IR или L включаются в качестве ис.следуемого элемента 2 измерительной цепи 1, а образцовые элементы Rd или LO вводятся вместо образцового элемента 3. В этом случае интервал времени Т равен I R

Tti,- измерении сопротивлений

li

2 U Р измерении индуктивносте

ЕСЛИ необходимо измерять проводимость сопротивлений или емкость С, то указанные элементы включаются вместо образцового элемента 3, а в образцовые элементы д и С., включа-. ются-вместо исследуемого элемента 2.

При этом интервал времени Т равен

JL

-г

При измерении проводимостей.

Т-С - при измерении емкостей.

2 CQ

Таким образом, при постоянных значенийх величин Rp, L, С, g и C,j длительность Т выходного импульса триггера 20 прямо пропорцио нальна параметрам исследуемых элементов R, L,C и g, независимо от значений напряжения U(t) и дпительнрсти первого такта преобразования t л.

Если сигнал U-5(,(t) представляет собой одиночный импульс искаженной формы, то соответствующие ему напряжения U-,, снимаемые с выходов ключа 7 и переключателя 14, интегрируются дифференциальным и дополнительным интеграторами 8 и 15 в течение длительности tt« импульса, после окончания которого начинается процесс формирования интервала Т. При этом устанавливается единичный коэффициент деления делителя б частоты с регулируемым коэффициентом деления, а постоянная времени «дуще го мультивибратора 5 выбирается таким обр&эам, чтобы дифференциальный и дополнительный интеграторы 8.и 15 не входили в насыщение при интегриро вании напряжений UT и в течение

времени t , Если длительность t, импульса Ux(t) меньше постоянной времени f ждущего мультивибратора 5, то интегрирование йыполняется на интервале ц, а в случае, когда tv, , интегрируются толькЬ определенная часть импульса U-(t) , т. е. интегрирование производится на интервале времтени t. т .

При исследовании параметров емкостей или индуктивностей на измерительную цепь подается либо последовательность импульсов, либр высокочастотный гармонический сигнал. В этом случае ждущий мультивибратор 5 совмест,но с ключом 7 и переключателем 14

5 производит детектирование сигнала, и -на входе дифференциального и дополнительного интеграторов 8 и 15 поступают однополярные импульсы U

полуволн или импульсов напряжения U(t).

0

Регулировкой коэффициента деления делителя 6 частоты с регулируемым коэффициентом деления устанавливают различную длительность t- первого так та преобразования в зависимости от

5 амплитуды и скважности сигнала U)(t) njsH этом интервал t пропорционален длительности периода сигнала U,{t) , помноженной на коэффициент деления делителя б частоты с регулируемым

0 коэффициентом деления, а на входы дифференциального и дополнительного интеграторов 8 и 15 поступает определенное число импульсов. Выходные напряжения Ug, U дифференциально5го и дополнительного интеграторов 8 и 15 в этом случае соответствуют усредненной амплитуде данных импульсов, причем-после окончания ийтервала ty делитель б частоты с регулиру eTvibiM коэффициентом деления по цепи

Q обратной связи запрещает дальнейшее срабатывание ждущего мультивибратора 5 на время формирования выходного интервала Т.

При использовании в качестве

5 UTi,(tj постоянного напряжения длительность такта усреднения t устанавливаэтся регулировкой постоянной врЗмени 7 ждущего мультивибратора 5 так же,как и в случае поДачи на из0мерительную цепь 1 импульсов Uy(t) большой длительности (t 7f ). Запуск ищущего мультивибратора 5 производится либо по команде оператора, либо автоматически эадатчиком 4 интервалов

5 времени.

Испольэовайие в качестве задатчика 4 интервалов времени ждущего мультивибратора 5 и делителя . б частоты с регулируемьил коэффициентом деления

О охваченных общей цепью импульсной oQ ратной связи, позволяет применять данный преобразователь при различной форме, амплитуде и частоте сигналов U(t), подаваемых на измерительную

5 цепь 1.